煤矿采空区无线传感器网络路由协议研究

针对现有的基于能量均衡的无线传感器网络路由协议不适应煤矿采空区应用的问题,提出了一种非均匀分簇能量均衡路由协议,即UCEB-CMF协议。该协议原理如下:优化候选簇首的选择机制,有效保证剩余能量大的传感器节点优先成为候选簇首;改进非均匀竞争半径的计算公式和候选簇首的竞争方法,在考虑剩余能量的基础上,增加了对簇首节点到Sink节点距离的考量,从而实现能耗均衡;针对煤矿采空区传感器节点易消亡的特点,提出了一种多路径路由算法,从而实现数据传输的持续性。仿真结果表明,该协议能有效均衡传感器节点能耗,延长无线传感器网络的生存期,适用于煤矿采空区。     

基于最优分簇的能量异构无线传感器网络路由协议

为了进一步均衡网络能耗,延长网络生命周期,提出了一种基于最优分簇的能量异构无线传感器网络路由协议(OCRP).OCRP协议考虑了最优簇首数K,将待测区域划分为K个固定分区,优化了成簇过程;在簇首选择阶段,充分考虑了节点的剩余能量、整个网络的能量以及节点与基站之间的距离,改进了簇头选举机制.仿真结果表明,该协议在延长网络寿命和能量消耗方面的性能优于EH-LEACH和DEEC路由协议.     

无线传感器网络跨层自适应周期分簇路由模型

分析了无线传感器网络传输信息位置相关性特点以及节点能耗模型,运用基于能量指标和距离指标的簇首选举方法,建立了一种基于节点剩余能量和传输距离的跨层自适应周期簇间路由性能模型。该模型均衡网络节点能耗和负载。簇间通信根据其下一跳簇节点的能量、能耗因子、RSSI以及能耗指数等进行选择。仿真结果表明,与已有的跨层设计和分簇协议相比,该模型有效地延长了网络寿命,提高了网络的吞吐量。该模型能效高,控制开销较低,能量负载均衡。     

一种基于分环的能量高效无线传感器网络分簇路由协议

针对现存分簇路由协议能耗不均衡和簇首节点死亡过早的缺陷,设计了一种基于分环模型的能量高效分簇路由协议.根据节点剩余能量和位置选举簇首,采用主次簇首轮换方式减低簇首节点能耗.仿真结果表明:该算法能够均衡网络能耗,延长无线传感器网络生命周期.     

一种基于时间延迟机制的WSNs非均匀分簇算法

为减少无线传感器网络分簇路由协议中节点竞争簇首时多余的能耗,解决簇首能耗不均的问题,提出一种基于时间延迟机制的非均匀分簇算法。该算法使能量较多的节点被优先选为簇首,并提出了簇首竞争半径的计算方法,确保其数目稳定且位置均匀分布。成簇过程中,节点根据最小消费函数选择簇首,簇内成员加入时考虑簇首能量、二者距离以及簇首和汇聚节点角度等因素来均衡簇首能耗。仿真结果表明:算法能有效地均衡节点能耗,延长网络寿命,分别比CHTD和EEUC算法延长了35.1%和12.9%。     

基于学习自动机的无线传感网能量均衡分簇算法

优化簇首选择、均衡节点能量负载以延长网络存活时间,一直是无线传感器网络分簇协议研究的重点。针对无线传感器网络节点随机分布的情况,在基于学习自动机(Learning Automata, LA)的ICLA算法基础上,提出一种兼顾节点密度的能耗均衡分簇算法。在簇头选举方面,综合考虑节点剩余能量和节点密度,利用学习自动机与周围环境进行信息交互和动作奖惩,选择出相对较优的簇头;根据簇首与基站距离和其节点密度构造大小非均匀的簇,实现不同位置不同网络疏密程度下簇内和簇间能耗互补均衡;构造了基于簇首剩余能量、簇内节点密度和传输距离的评价函数,并运用贪婪算法选择出最优中转簇首进行多跳传输。仿真实验结果表明,该算法能选择出更为合理的簇头,有效地均衡网络能量负载,延长网络生存时间。     

基于移动 Ｓｉｎｋ 的带状无线传感器网络数据汇聚方法研究

无线传感器网络内部能耗不均衡容易导致节点提早死亡,为此大量的能耗均衡路由协议被提出,然而这类方法主要针对环状无线传感器网络。带状无线传感器网络呈长条形分布,传统的能耗均衡路由协议无法发挥节能和能耗均衡的作用。本文提出一种基于移动Sink的带状WSN数据汇聚方法,首先基于节点能耗模型计算簇内节点的平均能耗,然后利用节点平均能耗求取Sink节点的最佳移动速度,最后簇首节点根据它与Sink的距离动态调整数据传输范围,从而实现对带状传感器网络的数据汇聚。实验结果表明该方法具有较好的节能和能耗均衡性,能够有效延长网络的生存周期。     

基于区域分簇的大规模无线传感器网络生命周期优化策略

针对环境监测、电网冰灾监测等大规模监测系统中监测区域覆盖广、传感器数量大等特性,为节约网络能耗以延长生命周期,提出了一种基于区域分簇的大规模无线传感器网络生命周期优化策略(RCS).该策略首先利用传感器节点的位置信息进行凝聚的层次聚类(AGNES)算法将大规模网络分区以优化簇首的分布;其次,候选簇首节点竞选簇首成功后进行不均匀分簇,同时加入时间阈值来均衡簇首节点的能耗;最后,采用簇间多跳路由,根据节点剩余能量、与汇聚点距离计算网络能耗代价来构建最小生成树进行路由选择.在仿真实验中,该策略与经典的低功耗自适应分簇(LEACH)协议和能量高效的非均匀分簇(EEUC)算法比较,簇首能耗平均分别减少了45.1%和2.4%,网络生命周期分别延长了38%和3.7%.实验结果表明,RCS在大规模网络中能有效均衡整体网络能耗,显著延长了网络的生命周期.     

无线传感器网络通信半径动态调整的能耗均衡策略

针对无线传感器网络中分簇算法采用多跳通信方式时,靠近汇聚节点的簇首节点由于转发大量数据而导致自身能量消耗过快且易失效,从而造成网络分割,形成"热区"问题,提出了一种无线传感器网络通信半径动态调整的能耗均衡策略.该算法将传感器网络合理分区,通过动态调整分区通信半径选择能耗均衡的簇结构.仿真实验表明该算法可以把能量均衡地分摊到网络的各个节点,并具有较高的能耗效率,延长了网络寿命,减缓了网络的"热区"问题,性能优于HEED算法.     

一种改进的无线传感器网络分簇路由算法

在无线传感器节能优化的研究中,能量约束问题是无线传感器网络网络协议设计最重要的问题.网络设计目标是要高效地使用传感器节点的能量,延长网络的存活时间.针对LEACH协议能耗大,为解决网络存活时间短等缺点,提高可靠性,提出了一种基于能耗均衡的分簇路由算法(IWA).IAW首先对LEACH协议的簇头选举过程进行了改进,把节点剩余能量作为簇头选举的依据,然后簇的形成根据簇所在层次和距离基站的距离实现,从而达到了能量均衡.仿真结果表明,IWA算法有效地节省了簇首的能量消耗,平衡了簇内节点能耗,延长了无线传感器网络的存活时间,使得到的监测结果准确可靠.     

基于簇的无线传感器网络交会路由协议

针对现有无线传感器网络(WSN)协议中更多消耗sink附近节点能量导致网络寿命短的问题,本文提出一种基于簇的无线传感器网络交会路由协议(Cluster-based Rendezvous Routing Protocol, CRRP)。该协议是基于交会的路由协议,其中在网络的中间构建交会区域,该交会区域划分整个网络区域并在传感器节点之间分配网络负载,这延长了网络寿命。此交会区域内的节点分为不同的簇,每个簇的簇头(CH)负责不同簇之间的通信,sink在此交会区域内发送其更新的位置信息,并且当传感器节点想要发送数据时,会从该交会区域检索sink的当前位置信息并直接将数据发送到sink。仿真实验结果表明,在能耗与网络寿命性能方面,本文CRRP协议优于Rendezvous协议、LBDD协议、Railroad协议和Ring协议。     

能量高效的无线传感器网络路由协议

针对目前无线传感器网络分簇路由协议存在的节点能耗不均衡的问题,提出一种基于分簇思想的能量高效的多跳路由协议(EEMR)。该协议首先基于节点临近度将网络划分成簇,采用簇首自适应轮转模式优化簇内节点通信的能量消耗,以高剩余能量短路径向心角的适应度路由算法均衡簇间通信负载和能量消耗,有效避免多跳路由中出现的能量消耗不均衡问题。仿真结果表明,EEMR协议能有效均衡网络内节点的能量消耗,显著延长无线传感器网络的生命期并提高网络能量利用率。     

基于能量优化的无线传感器网络分簇路由算法研究

无线传感器网络的路由协议设计要同时关注单个节点的能耗及整个网络能量的均衡消耗.分簇算法能有效解决节点能耗受限与不同节点能量开销不平衡问题.在分析了传统分簇路由LEACH(low energy adaptive clustering hierarchy)协议中选择簇头算法不足和当前一些典型基于LEACH思想的路由改进算法...     

基于高斯隶属度的融合算法在改进Leach中的应用

无线传感器网络中节点采集的数据具有较高的冗余度,对数据进行融合处理后再传送到汇聚节点,能有效地降低能量消耗,延长网络生命周期.设计了一种基于高斯隶属函数的数据融合算法,并改进无线传感网络Leach协议,对传感器节点进行二级分簇,多跳通信延长网络生命周期.在一级簇头节点依据分布图法剔除疏失数据,进而利用高斯隶属函数求得权...     

PEACH: Power-efficient and adaptive clustering hierarchy protocol for wireless sensor networks

The main goal of this research is concerning clustering protocols to minimize the energy consumption of each node, and maximize the network lifetime of wireless sensor networks. However, most existing clustering protocols consume large amounts of energy, incurred by cluster formation overhead and fixed-level clustering, particularly when sensor nodes are densely deployed in wireless sensor networks. In this paper, we propose PEACH protocol, which is a power-efficient and adaptive clustering hierarchy protocol for wireless sensor networks. By using overhearing characteristics of wireless communication, PEACH forms clusters without additional overhead and supports adaptive multi-level clustering. In addition, PEACH can be used for both location-unaware and location-aware wireless sensor networks. The simulation results demonstrate that PEACH significantly minimizes energy consumption of each node and extends the network lifetime, compared with existing clustering protocols. The performance of PEACH is less affected by the distribution of sensor nodes than other clustering protocols.     

基于事件驱动保持网络连通性的WSNs路由协议

为保证无线传感器网络（ WSNs）的连通性,延长网络有效工作期,提出了一种事件驱动成簇、能量高效均衡的路由协议。该协议避免了与事件无关的节点参与成簇而消耗能量,通过簇首选举的控制消息延时转发节省了网络能量,建立了综合考虑当前节点剩余能量和包含其邻居节点的平均剩余能量、当前节点到邻居节点和Sink节点距离的中继路由法则。仿真结果表明：与采用预成簇的AEEC协议和事件驱动成簇的ARPEES协议相比,所提出的路由协议推迟了首个死亡节点的出现时间,使WSNs有效工作期分别提高了4.3倍和47%。     

HDEEC：面向异构网络的一种基于簇路由协议

有效地使用传感节点的能量进而延长网络寿命成为设计无线传感网路由协议的一项挑战性的工作.为了延长网络,现存的多数簇方案是面向同构网络.为此,面向异构网络,提出基于簇的分布式能量有效路由HDEEC(heterogeneous WSN distributed energy-efficient clustering)协议.HDEEC协议首先提出异构网络模型,考虑了普通节点、特优节点和超特优节点三级能量节点;然后,提出能量消耗模型;最后依据这两个模型,提出了簇头选择方案.HDEEC协议以平衡、有效方式动态改变节点被选为簇头的概率.仿真结果表明,提出的HDEEC协议能够有效延长网络寿命,比DEEC、DDEEC的网络寿命分别提高了72％、68％.     

基于云安全模型的簇状树形无线传感器网络路由协议

由于传统的簇状树形无线传感器网络路由协议簇首能耗方差较大,导致存活节点数量和节点剩余能量较少,降低了无线传感器网络的使用寿命,为此设计一种基于云安全模型的簇状树形无线传感器网络路由协议.通过计算簇状树形无线传感器网络在接收与发送数据时的传输能耗,利用云安全模型获取云安全态势各种要素之间的不确定关系,预测节点的综合信任值...     

基于分簇机制的移动无线传感器网络数据采集协议*

为了均衡无线传感器网络的能量消耗,提出了一种基于分簇机制的移动无线传感器网络数据采集协议。该协议中,整个网络使用网格均匀分簇,节点根据加权能量—邻居规则选出分布在簇中间区域的簇头,簇头负责收集簇内兴趣事件并进行数据融合,移动sink依次运动到簇的中心点位置收集簇内兴趣事件。仿真结果表明,该协议有效地均衡了网络的能量消耗,延长了网络的生存时间。     

C-DTB-CHR: centralized density- and threshold-based cluster head replacement protocols for wireless sensor networks

Advances introduced to electronics and electromagnetics leverage the production of low-cost and small wireless sensors. Wireless sensor networks (WSNs) consist of large amount of sensors equipped with radio frequency capabilities. In WSNs, data routing algorithms can be classified based on the network architecture into flat, direct, and hierarchal algorithms. In hierarchal (clustering) protocols, network is divided into sub-networks in which a node acts as a cluster head, while the rest behave as member nodes. It is worth mentioning that the sensor nodes have limited processing, storage, bandwidth, and energy capabilities. Hence, providing energy-efficient clustering protocol is a substantial research subject for many researchers. Among proposed cluster-based protocols, low-energy adaptive clustering hierarchy (LEACH) and threshold LEACH (T-LEACH), as well as modified threshold-based cluster head replacement (MT-CHR) protocols are of a great interest as of being energy optimized. In this article, we propose two protocols to cluster a WSN through taking advantage of the shortcomings of these protocols (i.e., LEACH, T-LEACH, and MT-CHR), namely centralized density- and threshold-based cluster head replacement (C-DTB-CHR) and C-DTB-CHR with adaptive data distribution (C-DTB-CHR-ADD) protocols that mainly aim at optimizing energy through minimizing the number of re-clustering operations, precluding cluster heads nodes premature death, deactivating some nodes located at dense areas from cluster’s participation, as well as reducing long-distance communications. In particular, in C-DTB-CHR protocol, some nodes belong to dense clusters are put in the sleeping mode based on a certain node active probability, thereby reducing the communications with the cluster heads and consequently prolonging the network lifetime. Moreover, the base station is concerned about setting up the required clusters and accordingly informing sensor nodes along with their corresponding active probability. C-DTB-CHR-ADD protocol provides more energy optimization through adaptive data distribution where direct and multi-hoping communications are possible. Interestingly, our simulation results show impressive improvements over what are closely related in the literature in relation to network lifetime, utilization, and network performance degradation period.